專利名稱：測(cè)定電廠鍋爐水中磷酸根的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定電廠鍋爐水中磷酸根的方法。是通過(guò)測(cè)定溶液及加標(biāo)準(zhǔn)液后的混合液中pH值來(lái)測(cè)定電廠鍋爐水中磷酸根的方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外測(cè)定磷酸根的方法，最初是通過(guò)生成磷鉬雜多酸或磷鉬礬雜多酸黃色液進(jìn)行比色或分光光度法測(cè)定。后來(lái)又用某還原劑將黃色液變成藍(lán)色液來(lái)提高靈敏度延用至今。這種測(cè)定方法手續(xù)麻煩、費(fèi)時(shí)、有干擾、精密度也較差。實(shí)用新型專利90220705.9力求應(yīng)用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，但仍未改變煩瑣復(fù)雜的測(cè)量過(guò)程，并很難達(dá)到較高精確度。
發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是充分利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算功能和依據(jù)化學(xué)電離平衡原理推導(dǎo)出完善而準(zhǔn)確的非線性數(shù)學(xué)模型。再通過(guò)逼近運(yùn)算技巧，相互結(jié)合起來(lái)而發(fā)明一種快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)而且精密度高的PO4測(cè)定方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的這種測(cè)定電廠鍋爐水中磷酸根的方法，包括數(shù)據(jù)采集及處理，數(shù)據(jù)采集是只測(cè)兩次pH值，首先測(cè)定鍋水的pH值P0，然后在該溶液中加入一定量的PO4標(biāo)準(zhǔn)液后再測(cè)混合液的pH值P1，并按下述數(shù)學(xué)模型和方法處理數(shù)據(jù)R＝G/C＋F……(1)式中G＝KW/H-HF＝(K·H2＋2L·H＋3M)/(H3＋K·H2＋L.H＋M)KW是水的離子積，K、L、M是H3PO4的累積電離常數(shù)，即K＝K1，L＝K1·K2，M＝K1·K2·K3Na＝G＋C·F……(2)R＝Na/C……(3)依據(jù)(1)、(2)、(3)式采用下述逼近法先設(shè)定鍋水的PO4含量為C0mg/L，把C0轉(zhuǎn)換成Cmol/L和將P0換算成H+濃度代入式(1)求出R，令為R0，由式(3)求出鍋水的Na+濃度，令為Na0；然后根據(jù)鍋水及加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的Na和PO4濃度與體積可求出混合液的C1，Na1；再由式(3)求得R1，把混合液的pH值(P1)轉(zhuǎn)換為H，令C＝C1代入式(1)可求出R，并以R作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較求出相對(duì)誤差，如下式所示E＝R1/R-1……(4)根據(jù)E值不斷修正C0，用逼近法直至E達(dá)到誤差允許值時(shí)所對(duì)應(yīng)的C0值即為所測(cè)定的值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)充分利了現(xiàn)代計(jì)算手段的先進(jìn)性和快速性，提出了一種簡(jiǎn)便、快速準(zhǔn)確、可靠的適用與一般測(cè)定或在線測(cè)定溶液中磷酸根的新方法，取代傳統(tǒng)的老方法。


圖1給出了計(jì)算磷酸根的邏輯框圖先將設(shè)定的C0和測(cè)定的P0、P1數(shù)值輸入，根據(jù)(1)式，(2)式和(3)式計(jì)酸出R1、R；然后根據(jù)(4)式求E值，再對(duì)E值進(jìn)行比較和判斷，若|E|＞10-3，再設(shè)C＝C0±X(X為修正值)返回計(jì)算，直至|E|＜10-3，再判斷E是否變號(hào)(+變?yōu)?或-變?yōu)?)，若未變號(hào)，將C0±10-3返回再計(jì)算出E，若變號(hào)則比較E1與E絕對(duì)值，取絕對(duì)值小的一個(gè)對(duì)應(yīng)的C0值作為所求值。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合邏輯框圖說(shuō)明本發(fā)明的原理和
具體實(shí)施例方式從上述諸式可見(jiàn)G和F都是H的函數(shù)。R和Na卻是H和C的函數(shù)。在利用式(1)計(jì)算R值時(shí)，只測(cè)一次pH值是不夠的，還要知道C值才行。為此在原水樣中再加入一定量標(biāo)準(zhǔn)液后，再測(cè)一次pH值就可幫助我們采用逼近技術(shù)求出R值。具體步驟如下先設(shè)定鍋水的PO4含量為C0mg/L，把它轉(zhuǎn)換為Cmol/L，再把鍋水測(cè)到的pH值(P0)也轉(zhuǎn)換成H+濃度(mol/L)代入式(1)求得R，令為R0。由式(3)求鍋水的Na+濃度，令為Na0，再算出鍋水加標(biāo)準(zhǔn)后的混合液的Na+濃度和PO4濃度，令為Na1和C1，已知鍋水所取體積為V0，標(biāo)準(zhǔn)溶液所取體積及濃度分別為Vs和Cs，則Na1、C1計(jì)算如下Na1＝(Na0×V0＋Cs×Vs)/(V0＋Vs)C1＝(C×V0＋Cs×Vs)/(V0＋Vs)從式(3)可得R1＝Na1/C1，此外把混合液的pH值(P1)轉(zhuǎn)換為H，令C＝C1代入式(1)求R，只要C0值與真實(shí)值差值大，R1與R也相差越大，同時(shí)從式(3)、式(1)可看出，式(3)算出的R1與pH值無(wú)關(guān)，完全由濃度關(guān)系算出，產(chǎn)生的誤差必然大些，而式(1)算出的R值為兩項(xiàng)，第一項(xiàng)為G/C，這一項(xiàng)變化非常微小，G是OH-H，是很微小的，若P1＝8，則H＝10-8，OH＝10-6，F(xiàn)完全是H的函數(shù)，若pH值準(zhǔn)確的話，則F是準(zhǔn)確的。但是如果設(shè)定的C0與真實(shí)值非常接近時(shí)，R1也接近R。所以我們可利用R1與R，并以R作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較求出其相對(duì)誤差(算出其大小和+-)，如下所示E＝R1/R-1……(4)并利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言逼近C0成真實(shí)值即先設(shè)定C0然后根據(jù)E值反復(fù)修定C0值，C0＝C0－X或C0＝C0＋X，X是變數(shù)，與E的大小+-有關(guān)，若E越大且為正值(這叫正誤差)，即C0比真實(shí)值大的多，就用C0＝C0－X使C0降低，反之，就用C0＝C0＋X使C0增加。所以不管C0是過(guò)大還是過(guò)小，最后都會(huì)得到相同的C0值，而且非常接近真實(shí)值，但X的最小值我們根據(jù)電廠要求把它限制到±0.001mg/L，這已有足夠的精密度了。如果C0真實(shí)值是5.000mg/L，相差0.001mg/L的誤差只有百分之0.02。但考慮到酸度計(jì)讀數(shù)難達(dá)到0.001pH，很可能會(huì)有0.002-0.005的誤差，所以用0.001來(lái)限制X，使C0逼近值有較高的精密度。
由于開(kāi)始設(shè)定的C0值不一定是真實(shí)的，比較R1、R，根據(jù)式(4)便可算出R1對(duì)R相對(duì)誤差E，只要E值＞0或＜0都說(shuō)明C0不是真實(shí)的，E值若為正值，說(shuō)明有正誤差，有正誤差就說(shuō)明C0值過(guò)大了，應(yīng)把C0值減少一點(diǎn)，減多少，可由E的大小確定，如果反復(fù)計(jì)算，就會(huì)使C0值越來(lái)越接近真實(shí)值，這里我們用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(C0＝C0－X)來(lái)表示，其中X是與E的正、負(fù)、大、小有關(guān)的變量，這是正誤差的情況。若有負(fù)誤差，X為負(fù)值，于是C0＝C0＋X。利用逼近法，使|E|的值達(dá)到最小值為止，便結(jié)束計(jì)算。把|E|最小時(shí)的C0值作為測(cè)定值。雖然要反復(fù)計(jì)算很多次，但計(jì)算機(jī)運(yùn)行是迅速的、瞬間完成的。
下面給出本發(fā)明的邏輯框圖的設(shè)計(jì)方案先將設(shè)定的C0(mg/L PO4)轉(zhuǎn)換為C(mol/L PO4)并將P0轉(zhuǎn)換為H(mol/L H+)，用式(1)計(jì)算出R值，令其為R0，從式(3)算出Na0(指原溶液中Na+濃度mol/L)，再算出Na1、C1(加標(biāo)準(zhǔn)液后的混合液中Na+濃度、PO4(mol/L)總濃度)，從而算出R1值。令C＝C1把，P1轉(zhuǎn)換為H，又從式(1)算出R值，由此得E＝R1/R－1，此時(shí)若為正值，為正誤差，應(yīng)減少原設(shè)定的C0，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言我們寫成C0＝C0－X，式中X與E有一定的關(guān)系，可根據(jù)工況而定。若E為負(fù)，叫負(fù)誤差，則用C0＝C0＋X，使C0的值要增加X(jué)。這個(gè)C0(新值)就是取代了舊值又回到原來(lái)的C0的下端重新計(jì)算，計(jì)算機(jī)根據(jù)E值的正、負(fù)值自動(dòng)向左(減值)或向右(增值)的方向算。每經(jīng)過(guò)一次計(jì)算，都會(huì)使C0越來(lái)越接近真實(shí)值。當(dāng)|E|＜0.001時(shí)，則C0＝C0±X中的X也改為0.001mg/L。最后逼近至E從+→-，或從-→+，逼近法就算完成了，于是使用打印機(jī)打出C0和R0的值而結(jié)束。不論那一種情況，其結(jié)果是相同的。我們認(rèn)為當(dāng)|E|＜10-3時(shí)可用C0＝C0±0.001進(jìn)行逼近，當(dāng)E從＞0突變?yōu)椋?或從＜0突變?yōu)椋?就結(jié)束逼近計(jì)算，然后比較前后兩次的|E|，取其最小者相應(yīng)的C0值作為測(cè)定值。通常|E|最小可達(dá)10-6—10-7之間。
不難看出，只要是測(cè)兩次pH值，然后用逼近法測(cè)量溶液的弱酸鹽均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定電廠鍋爐水中磷酸根的方法，包括數(shù)據(jù)采集及處理其特征是數(shù)據(jù)采集是首先測(cè)定鍋水的pH值P0，然后在該鍋水中加入一定的PO4標(biāo)準(zhǔn)溶液后再測(cè)定混合液的pH值P1，并按下述數(shù)學(xué)模型和方法處理數(shù)據(jù)R＝G/C＋F……(1)式中G＝KW/H-HF＝(K·H2＋2L·H＋3M)/(H3＋K·H2＋L·H＋M)KW是水的離子積，K、L、M是H3PO4的累積電離常數(shù)，即K＝K1，L＝K1·K2，M＝K1·K2·K3Na＝G＋C·F……(2)R＝Na/C……(3)依據(jù)(1)、(2)、(3)式采用下述逼近法先設(shè)定鍋水的PO4含量為C0mg/L，再將P0換算成H+濃度代入式(1)求出R，令為R0，由式(3)求出鍋水的Na+濃度，令為Na0，然后根據(jù)鍋水及加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的Na和PO4濃度與體積可求出混合液的C1、Na1；從式(3)可得R1；把混合液的pH值P1轉(zhuǎn)換為H，令C＝C1代入式(1)可求出R，并以R作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較求出相對(duì)誤差，如下式所示E＝R1/R-1……(4)根據(jù)E值不斷修正C0，用逼近法直至E達(dá)到誤差允許值時(shí)所對(duì)應(yīng)的C0值即為所測(cè)定的鍋水中的PO4含量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測(cè)定電廠鍋爐水中磷酸根的方法,首先測(cè)定鍋水的pH值P
文檔編號(hào)G01N35/00GK1328261SQ0111436
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期2001年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月17日
發(fā)明者鐘金昌, 趙宗敏 申請(qǐng)人:武漢凱迪電力股份有限公司